充气密封圈用充气嘴结构及装配工艺

技术领域

本发明属于航天领域，涉及充气密封圈，尤其涉及充气密封圈用充气嘴结构及装配工艺。

背景技术

充气密封圈又名气囊，内部中空，带有至少一个充(放)气嘴，自然状态下密封圈的可伸缩部分隐藏在凹槽内，当通过气嘴向密封圈充气时，密封圈因受内压力作用而发生变形，中间部分向外胀起，与另一密封面紧密接触，从而起到密封作用。需要解除密封状态时，通过气嘴排出密封圈内高压气体，膨胀部分受橡胶弹性作用自动回缩到凹槽内，与密封面脱离，多用于大型舱门和舱口之间的间隙密封或经常开启和关闭的管道端口和阀门。

常见的充气密封圈有矩形充气密封圈，矩形充气密封圈是一种非金属封闭环形密封圈，由金属充气嘴和非金属橡胶条组成。非金属橡胶条截面形状呈矩形，内部中空，通过金属充气嘴可给橡胶条内部充气，密封圈在矩形密封槽内膨胀并保持内部压力，在对接缝处起即可起到密封作用。

现有充气密封圈内部的金属充气嘴结构整体呈倒“T”型，见图1中的金属充气嘴示意图，金属充气嘴在橡胶条内部包覆部分的尺寸与橡胶条内腔尺寸相同，可紧密贴合，金属充气嘴在橡胶条内部包覆部分与橡胶条结合时，面3不与橡胶条内表面结合，其余3个表面要与橡胶条结合，这样才可达到气嘴和橡胶条之间气密，但此结构存在的问题：由于面2和面4处金属块与此处橡胶面结合，在充气膨胀时面2和面4处的橡胶面无法足量拉伸，只有面3处的橡胶面可足量向外膨胀，导致充气密封圈在充气密封时，充气嘴处的密封缝隙不如别处膨胀量大，此处特别容易漏气，在充气密封圈充气使用时，此区域形成了密封薄弱点，容易漏气，或者需要较大充气压力才能密封，提高充气压力使密封圈的可靠性下降；必须充较大压强，使此处胶条相对别处过量拉伸，才可使此处达到密封要求，但充气压力过高使充气密封圈容易被吹爆，导致密封失效；压力过高也间接会导致充气密封圈的应用范围缩小，而且采用三面都结合的设计，使结合面积增加，导致在结合处工艺加力时很难受力均匀，结合质量极不稳定，特别容易出现结合处不密封，充气密封圈自身漏气的现象。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供充气密封圈用充气嘴结构及装配工艺，减小结合面处的撕裂力，对结合面的气密性起到保护作用；用矩形较长的边增加力臂长度，在预紧扭矩一定时，可减小固定片结构上的力，对结合面的气密性起保护作用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：充气密封圈用充气嘴结构及装配工艺，包括充气嘴，为倒置的T形；

充气嘴包括进气管和固定片，所述进气管的内部设有进气通道，进气通道的一端与外部连通，另一端与充气密封圈的内部连通，所述固定片设在所述进气管下端的外圈，所述固定片嵌设在充气密封圈的厚度层内，进气管的下端面与充气密封圈的内壁重合设置；

充气嘴与充气密封圈结合固定为一体。

进一步的，充气嘴为金属充气嘴，进气管垂直且居中设置在所述固定片，固定片的厚度是充气密封圈厚度的0.45-0.55倍。

进一步的，所述进气管为空心圆柱形，所述固定片为长方形，固定片的四角均设有过渡圆弧，以使得固定片与密封圈接触时，不划伤密封圈。

进一步的，进气管的外径等于或略小于固定片的宽度。

进一步的，用于断面为矩形的充气密封圈上，充气嘴设在其中的一面，固定片的宽度等于矩形充气密封圈充气后，固定片所在边的内径边长。

进一步的，矩形充气密封圈设在密封槽内，密封槽为开口向下的槽形结构，与矩形充气密封圈的下端对应设置的有密封板，密封板与密封槽的下端面形成密封缝隙，矩形充气密封圈充气后，以使得密封槽与密封板之间的密封缝隙被填满，形成密封状态。

进一步的，充气密封圈的最小充气压力值为0.15Mpa。

充气密封圈用充气嘴的装配工艺，应用在充气密封圈用充气嘴结构的装配过程中，也可以应用在橡胶条与橡胶条对接硫化的过程中。

充气密封圈用充气嘴的装配工艺，包括以下步骤，

S1、制作内部中空且两端未封闭的直线橡胶条，长度根据需要制定；

S2、直线橡胶条的闭合，两端闭合的时候，在对接的接口处放置刚性支撑工装，同时放置充气嘴，刚性支撑工装为可溶材质，通过可溶盐或溶液溶解为液体，从充气嘴的进气通道排出；

S3、固定和硫化，对橡胶条、内置的刚性支撑工装和充气嘴进行装卡加力固定，并对三者进行一体硫化粘接，并等待其固化；

S4、溶化，倒入溶液，待刚性支撑工装溶化为液体后从进气通道排出。

进一步的，刚性支撑工装材质为高强度镁合金材料，刚性支撑工装的断面与充气密封圈充气后的断面内径一致，刚性支撑工装的内部设有减重孔。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明在充气嘴与外部管路连接时旋拧操作时会产生预紧扭矩，内部包覆的片状结构形状采用矩形而非圆形，用结构棱角与橡胶条的挤压力抵抗预紧力，可减小结合面处的撕裂力，对结合面的气密性起吊保护作用；用矩形较长的边增加力臂长度，在预紧扭矩一定时，可减小片状结构上的力，对结合面的气密性起保护作用；

2、将内部包覆的金属块变为固定片结构，片状结构只与橡胶条的其中一个面结合固定，其它3个面不结合，释放了3个面的自由度，均可自由膨胀，片状T型结构的固定片全部包覆在橡胶条的一个面内部，使固定片的上下表面均可与橡胶条结合，相对增大了接触面积，且整个固定片结构为平面，无立体空间结构，容易施力均匀，满足结合工艺施力均匀的要求；

3、使用本申请中的装配工艺，充气嘴与橡胶层贴合紧密牢靠，保证产品合格率高、产品可靠性提升，使用寿命长。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明充气密封圈用充气嘴传统结构的示意图；

图2是本发明充气嘴的结构示意图；

图3是本发明充气嘴的透视图；

图4是本发明充气嘴应用的结构示意图；

图5是本发明充气嘴应用的断面示意图；

图6是本发明充气密封圈用充气嘴的应用状态图；

图7是本发明充气密封圈不含充气嘴的断面图；

图8是本发明充气密封圈的结构示意图；

图9是本发明充气密封圈用充气嘴在装配过程中，横向的受力夹持状态图；

图10是本发明充气密封圈用充气嘴在装配过程中，纵向的受力夹持状态图；。

附图标记：

1、充气嘴；11、进气管；12、固定片；13、进气通道；14、过渡圆弧；2、橡胶条；3、密封槽；5、密封板；6、密封缝隙；7、刚性支撑工装；71、减重孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不充突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1-图8所示，本发明为充气密封圈用充气嘴结构及装配工艺，包括充气嘴1，为倒置的T形；充气嘴1包括进气管11和固定片12，进气管11的内部设有进气通道13，进气通道13的一端与外部连通，另一端与充气密封圈的内部连通，固定片12设在进气管11下端的外圈，固定片12嵌设在充气密封圈的厚度层内，进气管11的下端面与充气密封圈的内壁重合设置；充气嘴1与充气密封圈结合固定为一体。

优选地，充气嘴1为金属充气嘴，进气管11垂直且居中设置在固定片12，固定片12的厚度是充气密封圈厚度的0.45-0.55倍，此比例太大，固定板不容易固定，太小，强度不够。

优选地，进气管11为空心圆柱形，固定片12为长方形，固定片12的四角均设有过渡圆弧14，以使得固定片12与密封圈接触时，不划伤密封圈；进气管11的外径等于或略小于固定片12的宽度，占用较小的宽度，结构紧凑。

优选地，用于断面为矩形的充气密封圈上，充气嘴1设在其中的一面，固定片12的宽度等于矩形充气密封圈充气后，固定片12所在边的内径边长。

优选地，矩形充气密封圈设在密封槽3内，密封槽3为开口向下的槽形结构，与矩形充气密封圈的下端对应设置的有密封板5，密封板5与密封槽3的下端面形成密封缝隙6，矩形充气密封圈充气后，以使得密封槽3与密封板5之间的密封缝隙6被填满，形成密封状态。

优选地，充气密封圈的最小充气压力值为0.15Mpa，传统的结构需要至少0.35Mpa才能保证密封性，本结构需要的更小的压力即可达到，不容易泄漏。

具体的工作过程：充气密封圈包括金属充气嘴和橡充气密封圈的充气载体，二者结合后充气密封圈自身整体可气密，在本申请中，充气密封圈的充气载体由橡胶条支撑，形成环形的充气空间。

将充气密封圈放入矩形密封槽内，给充气密圈内部充气后自身膨胀，可对密封圈与密封板之间的密封缝隙堵塞，使内部空间成为密封腔体，使内外可产生稳定的压力差。

使用本申请的结构后，充气嘴与橡胶条结合面的气密性良好；放入密封槽后，在充气嘴所在部位，在充气后此处橡胶条膨胀良好，不需要像之前充较大压力才能实现密封面处的密封，能实现密封面可靠气密的最小充气压力值由0.35MPa降低值0.15MPa，金属充气嘴结构解决了传统充气嘴导致的自身气密性差和保压气密性差的两个问题，可靠性实现质的飞跃，在使用的过程中气嘴根部没有发生过漏气事件。

充气密封圈用充气嘴1的装配工艺，可应用在充气密封圈用充气嘴1结构的装配过程中，也可以应用在橡胶条2与橡胶条2对接硫化的过程中。

如图9和图10所示，充气密封圈用充气嘴1的装配工艺，包括以下步骤，

S1、制作内部中空且两端未封闭的直线橡胶条2，长度根据需要制定；

S2、直线橡胶条2的闭合，两端闭合的时候，在对接的接口处放置刚性支撑工装，同时放置充气嘴1，刚性支撑工装为可溶材质，通过可溶盐或溶液溶解为液体，从充气嘴1的进气通道13排出；

S3、固定和硫化，对橡胶条2、内置的刚性支撑工装和充气嘴1进行装卡加力固定，并对三者进行一体硫化粘接，并等待其固化，在本步骤中，固化的时间为24小时。

S4、溶化，倒入溶液，待刚性支撑工装溶化为液体后从进气通道13排出。

而且，刚性支撑工装的断面与充气密封圈充气后的断面内径一致，方便进行支撑，刚性支撑工装7的内部设有减重孔71，减少溶解的时间。

金属充气嘴1和非金属橡胶条2二者最后的装配工艺是保证充气密封圈气密性良好的重要环节。非金属橡胶条2中空，如果要使金属气嘴与橡胶条2在二者接触面上附着良好，必须在金属气嘴处的橡胶条2内部放置刚性支撑工装，才能将金属气嘴和橡胶条2施加外力夹紧。其中夹持力的大小和夹持时间是影响二者附着力优良的重要因素，若夹持力不够就不能获得良好的附着力；若夹持时间过短也不能获得良好的附着力。等夹持时间结束后，还需要将内部刚性支撑工装从内部取出，使密封圈恢复柔性，才能使金属充气嘴1和非金属胶条二者附着牢固不漏气,充气嘴1的通孔较小，而内部支撑工装较大，固定后将刚性支撑工装溶化，溶液从进气通道13中流出，达到取出刚性支撑工装的目的，在过程过程中，刚性支撑工装需要很好地满足较大夹持力需求，夹持力过大会碎裂，导致产品报废；夹持力过小就会出现金属充气嘴1和橡胶条2接触界面处附着力不达标，导致二者接触面处漏气，产品报废,所以每次的夹持力的调整特别耗费时间，而且每次都不能把夹持力增加至最佳值，导致成品率太低。

刚性支撑工装采用高强度镁合金材料，是金属强度高，但在溶液中可变为粉末，随溶液从进气通道13中流出，高强度镁合金材料，强度远高于固态可溶盐，且远超出最佳夹持力所需的强度值，能进行机械加工，精确地机加至合理形状；遇到溶液后，能快速溶解成粉末状，随溶液从充气孔中返排出来。完美解决了支撑工装强度低的问题。

应用在橡胶条2与橡胶条2对接硫化的过程中，与充气密封圈用充气嘴1的装配工艺不同的是，在S1中，预留充排气孔，在步骤S2中，只刚性支撑工装，没有充气嘴1，在步骤S4中，溶化后的液体从预留的充排气孔中排出，进一步扩大了此工艺的应用范围，是此工装的两种不同的应用。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。